钱 晶

（交通运输部上海打捞局，上海 200090）

0 引言

由于市场经济竞争的激烈化，各大油公司在招投标时都提高了船舶的准入门槛，这些准入要求给为油公司服务的航运企业带来了不小的挑战。在海工船舶OVID（海工船舶检查数据库）审核中，有一条要求是关于如何满足稳性要求下显示钢丝/锚链所能接受的最大张力，是审核中最难以量化的要求。

1 国家标准以及行业标准关于海工船舶稳性要求

1.1 IMO（国际海事组织）针对海工船舶稳性要求

（1）应该避免防止甲板货物阻碍落水孔以及相关区域。

（2）在任何工况下，船舶尾部最小干舷应保持在0.005L（L 为船的长度）。

（3）在A 部分2.2 中稳性规则适用于所有的海工船舶，除了那些具有独特特征可提供不能遵守A 部分2.2 要求的船舶。

A 部分2.2 的强制性要求：①复原力臂曲线（GZ 曲线）在横倾角0～30°所围成的面积不应小于0.055 m·rad；②复原力臂曲线（GZ 曲线）在横倾角0～40°或进水角中较小者之间所围面积应不小于0.09 m·rad；③复原力臂曲线在横倾角30～40°或者进水角较小者之间所围面积应不小于0.03 m·rad；④横倾角≥30°时，稳性力臂GZ≥0.2 m；⑤横倾角≥25°，才能出现最大的稳性力臂GZmax，如果不能满足该条件，申请有关部门认可；⑥初横稳性高度GM0≥0.15 m。

1.2 我国针对船舶稳性要求（经过自由液面修正后）

（1）初横稳性高度GM0≥0.15 m。

（2）船长L≥40 m，最大静稳性力臂GZ≥0.2 m；如果船体进水角小于最大静稳性臂GZmax所对应的极限静倾角φmax时，则进水角φ 处的静稳性臂应不小于最大静稳性力臂。

（3）最大静稳性臂GZmax相对应的极限静倾角≥30°。

（4）静稳性曲线稳性消失角≥55°。

1.3 《海上操作指南》GOMO 对稳性的要求

（1）航行前当值驾驶员在驾驶台随时获得如下信息：船舶所能接受横向以及垂向力/张力；并且需要有一张GZ 曲线图以及一张张力表上面能提供船舶所能接受得最大倾斜力矩。

（2）计算必须显示可接受的最大钢丝/链条的张力包括任何横向力，船舶最大的倾斜角度应该被限制在如下角度条件中的一种：①倾角对应的GZ 值要等于GZmax的50%；②工作甲板的浸水角度；③15°倾斜角。

计算结果要显示钢丝/锚链所能接受的最大力，其中向下的力作用在尾滚筒、横向力作用在拖缆挡销的最外缘，如果没有拖缆档销考虑尾滚筒的外缘。计算结果要满足上述条件。基于横向系柱拖力的倾斜力矩也要考虑及计算；垂向分量的作用距离在拖缆挡销垂直中心线所在甲板开始。

2 稳性分类

船舶稳性是指船舶在外力作用下偏离平衡位置倾斜，（船舶包括横倾以及纵倾状态，本文仅讨论研究海工船舶的横倾状态）外力消失后能自由回复到原来的平衡位置叫做稳性。稳性公式为，其中，MR是复原力矩；是稳性力臂；Δ 是排水量。

2.1 小倾角稳性

小倾角横稳性通常指横倾斜角度10～15°。由于海工船舶拖带时尾部已受力，此时无论船舶左倾还是右倾都将受到拖带物的横向力。由于海工船舶与货轮、集装箱船舶的工种性质不同，几乎没有装货的性质，所以在此不讨论货物左右移动以及上下移动对船舶稳性的影响。另外，海工船舶的各舱室忽略自由液面的影响（因出港行满载装载，即使没有满载，如果船长感觉自由液面影响较大，可采用纵向多隔断分仓，将自由液面对船舶的影响降到最低）。当船舶在小角度横倾时，根据船舶的入水体积与出水体积相同，以及重心移动理论可以得出：。其中，是稳性高度，α 是倾斜角。又因，因此只需有其中一个数据即可推算出所有数据，驾驶员可以在静水力曲线图上查得这些数据，根据给出的公式计算出相应的数值。

2.2 大倾角稳性

大倾角稳性通常指横倾斜角度大于10～15°，此时船舶的入水体积和出水体积不对称，稳心M 是变动的，不是在讨论小倾角横稳性时假设M 为固定点，因此公式不适用。此时稳性力臂可以用公式：表示。在知道横倾角φ 的前提下，也可以直接根据静稳性曲线获得稳性力臂或者稳性力矩。

2.3 动横稳性

当船舶受到外力矩开始倾斜时，外力矩是不断变化的，此时船舶的回复能力被称为动横稳性。当外力矩所做的功等于复原力矩所做的功时，船舶才会停止倾斜。

3 海工船舶拖带状态下横稳性极值研究

首先根据进水角曲线（图1）（每条船的进水角曲线不同，所以不能一概而论）确定船舶在排水状态下的进水角φB，将φB标注在稳性曲线上，确定稳性曲线有效部分。

图1 进水角曲线

在风浪联合作用下，海工船舶在拖带状态下所能承受的最大倾斜力矩Mfmax，海工船舶在波浪作用下产生摇摆，当船舶迎风舷横摇至最大摆幅φ0并刚往回横摇时，突然受到一陈风的吹袭，此时船是最危险的。因为此时复原力矩MR和风倾力矩Mf还有拖带物的作用力矩M拖方向一致，三个力矩叠加时的危险性最大。在最危险的情况下，只有保证在外力作用下所能承受的最大倾斜力矩Mq≥+MR+M拖+Mf，才能保证船舶的安全性。根据船舶横摇角公式，式中，KG 是基线至重心高度；T是核算状态下型吃水；KG/T＞1.45 时取1.45，＜0.917 时取0.917。根据公式计算出船舶自摇周期。在自摇周期表上查得C1、C2、C3，代入公式，随后在稳性曲线表上作图得出Mq。

风压倾斜力矩公式为：Mf=0.001pAfZ。式中，Af是船舶受风面积；Z 是受风面积重心至水线的距离（m），假设水阻力的中心在水线处；P 是单位计算风压，可根据受风面积中心在水线以上高度表查得。将计算结果代入，当cosφ1=1 时，张力F 出现极值，因此只需满足张力，即可满足稳性要求下的张力值。

4 结束语

针对船舶在横倾状态下的稳性要求，计算钢丝/锚链所能接受的最大张力，也可根据船舶装载状态的不同、自由液面影响、悬挂物、或货物横、纵移动等影响稳性的参数进行匹配计算，计算海工船舶在抛起锚作业中纵稳性拖缆张力的极限值，对船舶驾驶员理解稳性计算有一定借鉴作用。